1.4 尝试科学探究-【拔尖特训】2024-2025学年新教材八年级上册物理(沪粤版2024)

6 1.4　尝试科学探究 ▶ “答案与解析”见P2 1. 一天小强在五楼的阳台上玩玻璃弹珠,一不 小心有两个同样大小的弹珠掉下楼,小强急 忙下去寻找。来到楼下后发现撞在水泥地面 上的那个弹珠已经破碎,但是另一个落在沙 地上的弹珠却完好无损。 (1) 请根据上述现象提出一个可探究的科学 问题: ? (2) 针对你提出的问题,请你写出两个合理 的猜想:① ; ② 。 2. 爱因斯坦曾这样评价伽利略:“伽利略的发 现,以及他所用的科学方法,是人类思想史上 最伟大的成就之一,而且标志着物理学的真 正的开端!”伽利略的“科学方法”是 ( ) A. 经验与总结 B. 猜想与假设 C. 观察与实验 D. 调查与比较 3. 乒乓球的直径加大后,国际乒联又改变了制 作乒乓球的材料,目的是提高乒乓球的比赛 的观赏性,小柯认为乒乓球材料的改变,是为 了减弱乒乓球的弹性,他用材料不同、其他条 件相同的乒乓球设计了以下验证方案,其中 最合理的是 ( ) A. 用不同的力将乒乓球抛向地面,比较落地 后反弹的高度 B. 把乒乓球沿不同方向抛向地面,比较落地 后反弹的高度 C. 把乒乓球从不同高度由静止释放,比较落 地后反弹的高度 D. 把乒乓球从同一高度由静止释放,比较落 地后反弹的高度 4. (2023·安庆期末)小明学习《爱莲说》时读到 “中通外直,不蔓不枝”,他好奇莲叶的茎中间 是否真的贯通,于是他找来一片莲叶,往它中 间的茎里灌水,观察水是否从别处流出,往中 间的茎里灌水属于科学探究过程中的( ) A. 提出问题 B. 猜想与假设 C. 进行实验 D. 得出结论 5. 同样一杯水,室温高时冷却得慢,室温低时冷 却得快,而在两个相同的杯子中分别装一杯 和半杯温度相同的热水,发现冷却快慢也不 同,同学们针对这些现象,提出了几个问题, 下面是四位同学的发言,其中较有价值且可 探究的问题是 ( ) A. 装在杯子里的热水放在室内,在室温低时 比室温高时冷却得快吗 B. 热水冷却的快慢与水质量的多少、水与环 境之间的温差有什么关系 C. 为什么热水在室温低时比室温高时冷却 快,水的多少不同冷却快慢也不同 D. 为什么杯子里热水的质量越大,冷却的时 候温度降低的速度越慢呢 6. (2022·盐城)如图甲所示,细线上端固定,线 按同一方向绕在轻质纸筒上,将纸筒从一定 高度水平释放,发现纸筒在下落过程中偏离 竖直方向。小明认为纸筒偏离竖直方向的距 离与细线缠绕的圈数和下落的高度有关。现 设计了图乙所示的①②③④四种方案,实验 时细线的长度相同且均匀密绕在相同纸筒 上。四种方案中能验证猜想的是 ( ) (第6题) A. ①② B. ①③ C. ③④ D. ②③ 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 物理(沪粤版)八年级上 7 (第7题) 7. ★某同学要探究单摆来回摆动一 次的时间与什么因素有关,于是 他准备了不同质量的小铁球(质 量已知)、细绳、刻度尺、铁架台等 器材,实验装置如图所示。 实验 序号 摆幅 /cm 小铁球 质量/g 摆长 /cm 来回摆动 一次的时间/s 1 10 30 80 1.8 2 10 40 80 1.8 3 15 40 80 1.8 4 15 40 100 2.0 (1) 他将实验过程中测量的数据记录在表 中,分析数据可知,单摆来回摆动一次的时间 只与 有关,该实验所用的科学探究 方法是 。 (2) 实验完成后,该同学用质量为50g的小 铁球,制成摆长为100cm的单摆,根据上面 的实验结论可推测,这个单摆来回摆动一次 的时间应是 s。 (3) 杰出的意大利科学家 通过观察 教堂里吊灯来回摆动,进而反复进行实验,发 现了摆的 原理。 答案讲解 8. (核心素养·科学推理)(2024·无锡滨 湖期中)伸长率δ是反映材料的延展 性和韧性的重要指标,伸长率δ越 大,延展性越好。其定义为样品拉伸断裂前, 样品的伸长量与原长L0 之比。测试人员测 试了四份样品的伸长率δ,Lk表示样品恰好 被拉至断裂时的长度,结果如表所示。 样品编号 材 料 L0/mm Lk/mm δ 1 铜 100 140 0.4 2 铁 100 110 0.1 3 铝 100 120 0.2 4 铜 200 240 ① (1) 根据伸长率δ的定义写出其表达式δ= (用L0、Lk表示);补充表中①的数 据: 。 (2) 比较样品1、4,可初步得出的结论:同种材 料金属的 ,伸长率δ越小;制作静电防 护服的金属丝需要较强的延展性。测试材料 中最适合做成静电防护服的材料是 。 9. 大家都有过玩弹弓的经历,如图所示。它能 把“纸弹”弹射出去。弹弓弹射的距离究竟与 哪些因素有关? (第9题) (1) 你的猜想是弹弓弹射的距离与 有关。[本题(3)中的猜想除 外,写出一个即可] (2) 写出能验证你的猜想的实验方案: 。 (3) 评估与交流。小琦同学猜想“弹弓弹射 的距离与‘纸弹’的质量大小有关”,并进行了 如下实验: ① 用弹弓斜向上弹出质量较小的“纸弹”,测 出弹射距离s1。 ② 用弹弓斜向上弹出质量较大的“纸弹”,测 出弹射距离s2。 ③ 用弹弓斜向上弹出质量最大的“纸弹”,测 出弹射距离s3。 ④ 比较s1、s2、s3 的大小就能得出弹弓弹射 的距离是否与“纸弹”的质量大小有关。 请你对该同学的实验方案进行评估: 。 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 第一章　走进物理世界 (3) 去除错误数据,则木板的长度应 为17.82cm+17.83cm+17.81cm 3 = 17.82cm,合0.1782m。(4) 钢尺在 高温下测木板的长度,由于热胀冷缩 现象,钢尺的长度会变长,而木板的长 度几乎不变,故测量值比实际值偏小。 1.3　长度和时间测量的应用 1. 0.90 D2-D1 2n [解析]由图甲可 知,铅 笔 的 直 径 D1 =1.90cm- 1.00cm=0.90cm;由于纸带的厚度 太小,无法直接用刻度尺来进行测量, 可以采用累积法来完成实验,将纸带 紧密绕在铅笔上,分别用图甲的方法 测出铅笔的直径D1 和纸带环的外径 D2,数出纸带的圈数n,则n 圈纸带 的厚度为纸带环的外径与圆柱形铅笔 的直径差的二分之一,所以纸带的厚 度为 D2-D1 2n 。 2. 0~50 10 大 3. A 4. 1mm 5.00 2.0 [解析]由图 知,刻度尺的分度值是1mm;导线圈 的长度L=15.00cm-10.00cm= 5.00cm;导线的直径d=5.00cm25 = 0.20cm=2.0mm。 累积法测量微小量 由于测量器材的精确度不够, 在测量一些微小量时,可先将微小 量累积起来,待聚成一个大到可以 用手头测量器材来测量的数值后 再测出总量,并数出参与累积的微 小量的个数,然后用总量除以个数 就能得出待测量,这种方法叫累 积法。 5. nl 甲 偏小 [解析]由题意可 知,曲线的长度L=nl。甲、乙两同学 分别选取圆规两脚间的距离是5mm、 10mm,由于圆规两脚间的距离越小, 越接近两脚之间曲线的长度,所以甲 同学的测量结果更精确一些;测量时, 分割的每段均为弧线,将其作为线段 处理,导致测量结果都偏小。 6. C 7. C [解析]被测物体的长度(厚 度)小于或接近刻度尺的分度值,需要 用累积法,故A、B、D不符合题意,C 符合题意。 8. A [解析]教学楼每层高度在3m 左右,故选项A符合实际;物理课本 每张纸的厚度约为0.1mm,故选项B 不符合实际;人的脉搏是1min跳动 70次左右,跳动一次的时间在1s左 右,故选项C不符合实际;人正常呼 吸一次的时间约为3s,故选项D不符 合实际。 9. B [解析]用秒表测量心跳时,误 差主要来自启动和停止时的反应时 间,多次测量取平均值可以减小误差, 通过连续测量3分钟内心跳的次数, 再计算出1分钟内心跳的次数,可以 减小因启动和停止时产生的测量误 差,故选项A、C错误,选项B正确;人 安静时和运动后心率有很大差别,求 平均 值 没 有 实 际 意 义,故 选 项 D 错误。 10. [解析]方法一:用刻度尺量出 60km的线段长,以此为单位长,沿图 中黄河AB 段量折线段,数出折线段 的个数约为6,则L=6×60km= 360km。方法二:以60km的线段为 单位长,用圆规截取单位长,并量出图 中黄河AB 段大约有6个单位长,则 L=6×60km=360km。方法三:用 刻度尺量出60km的线段长,再用不 易拉伸的棉线先使它与图中黄河AB 段重合,然后在棉线上与AB 段重合 的两端点处做上记号,最后拉直棉线, 用刻度尺量出记号间长大约为图中单 位长度的6倍,则L=6×60km= 360km。 11. 1.30 2.5 [解析]左侧三角板 直角边对应的刻度尺上的刻度为 6.50cm,右侧三角板直角边对应的刻 度为7.80cm,所测钢管的外径为 7.80cm-6.50cm=1.30cm= 13.0mm;外 径 与 内 径 的 差 是 13.0mm-8.0mm=5.0mm,故钢管 壁的厚度为5.0mm 2 =2.5mm 。 12. D [解析]设木块的体积为V,木 块从量筒中吸收了四分之一木块体积 的水,即V吸=14V ,此时水的体积变 为50mL-14V ;木块一半浸入水中, 此时 排 开 水 的 体 积 为 56mL- 50mL-14V =12V,所以木块的 体积V=24cm3。 13. (1) 2400cm (2) 2240cm [解析](1) 甲同学的方法:不可能把 纸拉直再测量长度,但卷成筒状的纸 的横截面积是由纸的厚度和长度叠加 而成的,则横截面积为π(R2-r2);纸 的厚度d=0.04cm,卷筒纸内半径 r=2cm,卷筒纸外半径R=6cm,所 以纸 的 总 长 度 L=π (R2-r2) d = 3×[(6cm)2-(2cm)2] 0.04cm =2400cm 。 (2) 乙同学的方法:卷筒纸的横截面 积为π(R2-r2),被拉开的部分卷筒 纸横截面积为π(R2-R02),纸的厚度 d= π(R2-R02) L0 。由于卷筒纸的内 半径r=2cm、外半径R=6cm,拉开 部分卷筒纸,测出它的长度 L0= 7.7m=770cm,此时卷筒纸的外半径 减小为R0=5cm,所以卷筒纸的总长 度 L = π (R2-r2) π(R2-R02) L0 = 3×[(6cm)2-(2cm)2] 3×[(6cm)2-(5cm)2] 770cm =2240cm。 1.4　尝试科学探究 1. (1) 弹珠受力后的状态与哪些因 素有关 (2) ① 弹珠受力后的状态 可能与接触面的软硬程度有关 ② 弹珠受力后的状态可能与下落的 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 2 高度有关 2. C 3. D 4. C 5. B [解析]题中一杯热水室温高时 冷却得慢,室温低时冷却得快,说明与 温度差有关,在两个相同的杯子中分 别装一杯和半杯温度相同的热水,发 现冷却快慢也不同,说明与水的质量 有关,所以可以提出的问题是“热水冷 却的快慢与它的质量、它与环境的温 差有什么关系”,故选项B较有价值。 6. D [解析]本题应用控制变量法研 究纸筒偏离竖直方向的距离与细线缠 绕的圈数和下落的高度是否有关。实 验时细线的长度相同且均匀密绕在相 同纸筒上,可通过剩余细线的长度判 断细线缠绕的圈数,进而通过两个纸 筒的高度和细线缠绕的圈数进行判 断。① 两个纸筒高度、细线缠绕的圈 数都不一样,不符合控制变量法的要 求,故不能验证猜想;② 两个纸筒高 度一样,细线缠绕的圈数不一样,可研 究纸筒偏离竖直方向的距离与细线缠 绕的圈数是否有关,故能够验证猜想; ③ 两个纸筒高度不一样,细线缠绕的 圈数一样,可研究纸筒偏离竖直方向 的距离与下落的高度是否有关,故能 够验证猜想;④ 两个纸筒高度、细线 缠绕的圈数都一样,不符合控制变量 法的要求,故不能验证猜想。 7. (1) 摆长 控制变量法 (2) 2.0 (3) 伽利略 等时性 [解析](1) 分 析实验1、2,摆幅和摆长相同,小铁球 质量不同,单摆来回摆动一次的时间 相同,故单摆来回摆动一次所用的时 间与小球的质量无关;分析实验2、3, 摆幅不同,而摆长和小铁球质量相同, 单摆来回摆动一次的时间相同,故单 摆来回摆动一次所用的时间与摆幅无 关;分析实验3、4,摆幅相同,小铁球 质量相同,摆长越长,单摆来回摆动一 次的时间越长,故单摆来回摆动一次 所用的时间与摆长有关;综上可知,单 摆来回摆动一次的时间只与摆长有 关,该实验所用的科学探究方法是控 制变量法。(2) 因来回摆动一次的时 间只与摆长有关,与小铁球质量和摆 幅无关,故根据表中第4组数据可知, 摆长为100cm的单摆来回摆动一次 的时间应是2.0s。(3) 杰出的意大 利科学家伽利略通过观察教堂里吊灯 来回摆动,进而反复进行实验,发现了 摆的等时性原理。 对单摆周期的影响因素的认知 此题考查了对单摆周期的影 响因素的了解,属于易错题。周期 等于完成一次全振动的时间,摆的 摆动周期的大小只与摆长有关,摆 长越长,周期越大,摆长越短,周期 越小。 8. (1) Lk-L0 L0 0.2 (2) 长度越长 铜 [解析](1) 由题意可知,材料的 伸长率δ= Lk-L0 L0 ,样品4的伸长率 δ= Lk-L0 L0 = 240mm-200mm 200mm = 0.2。(2) 对比样品1、4可知,材料的 种类不变、长度改变,说明同种材料金 属的长度越长,伸长率δ越小;制作静 电防护服的金属丝需要较强的延展 性。测试材料中,相同长度时,铜的伸 长率最大,延展性最好,最适合做成静 电防护服。 9. (1) 橡皮筋的粗细(或橡皮筋的弹 性形变程度;或“纸弹”的体积;或弹射 的角度;合理即可) (2) 用材料、长 短相同的橡皮筋,改变橡皮筋的粗细, 用大小相同的拉力,向同一角度弹射 相同的“纸弹”,比较弹射的距离,验证 弹弓弹射的距离可能与橡皮筋的粗细 有关(方案合理即可,要有控制变量的 思想) (3) 小琦同学的方案没有控 制其他变量相同,如保持弹射角度一 致,橡皮筋的弹性形变程度相同,弹弓 相同等,可能得不出正确的结论(合理 即可) [解析]根据日常生活中的观 察和感受可猜想,弹弓弹射的距离与 “纸弹”的初速度有关,而初速度与橡 皮筋的弹性形变程度、粗细等有关,还 与“纸弹”的弹射角度及“纸弹”的体积 等有关。在设计实验探究时应要控制 变量,这样才具有合理性。 第一章复习 ［知识体系构建］ 物理现象 物质结构 伽利略 牛顿 爱因斯坦 发现摆的等时性原理 发 现万有引力定律 建立相对论 观察 实验 理性思考 米(m) 千米(km)、 米(m)、分米(dm)、厘米(cm)、毫米 (mm)、微米(μm)、纳米(nm) 103 10-1 10-2 10-3 10-6 10-9 被 测物体的一端 正 刻度线 正对 分度值 准确值 估计值 单位 测 量 真实 多次测量求平均值 秒 (s) 时(h)、分(min)、毫秒(ms)、微 秒(μs)、纳秒(ns) 3600 60 10-3 10-6 10-9 摆钟、机械表、电 子钟、电子秒表 累积 以直代曲 滚轮 量筒 量杯 立方厘米 m cm dm 70(根据实际情况填写) 探究 科学探究 ［高频考点突破］ 典例1 D [解析]中学生掷实心球 的成绩在10m左右,故选项A错误; 中学生立定跳远的成绩在2m左右, 故选项B错误;中学生1min跳绳可 达180次,故选项 C错误;中学生 1000m跑的成绩约为4min,故选项 D正确。 [跟踪训练] 1. B [解析]课桌的高度约为80cm, 故选项A不符合实际;乒乓球的直径 约为4cm,即40mm,故选项B符合 实际;人眨眼一次的时间约为0.3s, 故选项C不符合实际;正常情况下, 人的脉搏1min跳动的次数在70次 左右,故选项D不符合实际。 典例2 2.50 0.1 338.5 [解析]由图甲可知,刻度尺的分度值 是 1mm,所 以 铅 笔 的 长 度 为 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 3